ΑΠΟΤΙΜΗΣΗ ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΙΩΡΟΦΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ ΚΑΤΑ ΚΑΝ.ΕΠΕ. ΣΦΟΝ ΥΛΗΣ ΗΜΗΤΡΙΟΣ. Περίληψη Α) ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΦΟΡΕΑ

Transcript

1 Αποτίµηση Ενίσχυση διώροφου κτιρίου κατά ΚΑΝ.ΕΠΕ. ΑΠΟΤΙΜΗΣΗ ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΙΩΡΟΦΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ ΚΑΤΑ ΚΑΝ.ΕΠΕ. ΣΦΟΝ ΥΛΗΣ ΗΜΗΤΡΙΟΣ Περίληψη Στην παρούσα εργασία εξετάζεται ένα διώροφο κτίριο κατασκευασµένο το Γίνεται αρχικά αποτίµηση της ικανότητάς του και υπολογισµός των πιθανών ανεπαρκειών των δοµικών του στοιχείων µε χρήση: α) της Ιαπωνικής µεθόδου, β) της ελαστικής δυναµικής µεθόδου που χρησιµοποιεί το δείκτη καθολικής συµπεριφοράς q κατά ΚΑΝΕΠΕ, γ) της ελαστικής δυναµικής µεθόδου που χρησιµοποιεί τους τοπικούς δείκτες πλαστιµότητας m κατά ΚΑΝΕΠΕ και δ) δύο ακόµη προσεγγιστικών µεθόδων αποτίµησης. Γίνεται ακόµη εφαρµογή της κατά ΚΑΝΕΠΕ ανελαστικής στατικής µεθόδου (µέθοδος push-over) και προτείνονται δύο λύσεις ενίσχυσης, α) µε χρήση µανδυών από ινοπλισµένα πολυµερή και β) µε χρήση µανδυών από οπλισµένο σκυρόδεµα. Ο µέθοδοι αποτίµησης β και γ εφαρµόζονται δύο φορές, µία µε αγνόηση και µία µε συνεκτίµηση των τοιχοπληρώσεων, ενώ οι µέθοδοι ενίσχυσης γίνονται µόνο µε συνεκτίµηση τοιχοπληρώσεων. Α) ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΦΟΡΕΑ Πρόκειται για διώροφη οικοδοµή χτισµένη το 1975 και άρα διαστασιολογηµένη µε παλιούς κανονισµούς. Η κάτοψη του κτιρίου και µία τοµή της δίνονται στα παρακάτω σχήµατα. Σχήµα 1 Κάτοψη κτιρίου 131

2 Σφονδύλης ηµήτριος Σχήµα 2 Τοµή κτιρίου Τα υλικά θεωρούνται σκυρόδεµα C16/20 και χάλυβας S400 (διαµήκης και συνδετήρες). Όλες οι πλάκες έχουν πάχος 15cm και είναι οπλισµένες στις δύο διευθύνσεις µε Φ8/15. Οι οπλισµοί των υποστυλωµάτων είναι: Τα γωνιακά 30/30 έχουν 4Φ20, τα περιµετρικά 35/35 έχουν 4Φ18 και το κεντρικό 45/45 έχει 8Φ16. Οι περιµετρικές δοκοί µε διαστάσεις 20/50 οπλίζονται στο κάτω πέλµα µε 4Φ14, από τα οποία τα µισά κάµπτονται στις στηρίξεις, όπου υπάρχουν επιπλέον 2Φ14, ως πρόσθετος αντισεισµικός οπλισµός (σε µορφή φουρκέτας σε περίπτωση ακραίων κόµβων). Οι εσωτερικές δοκοί µε διαστάσεις 20/60 οπλίζονται στο κάτω πέλµα µε 4Φ16 στα ανοίγµατα, από τα οποία τα µισά κάµπτονται στις στηρίξεις και ο πρόσθετος οπλισµός τους είναι 2Φ18. Οι συνδετήρες σε όλα τα υποστυλώµατα είναι Φ8/20 και στις δοκούς Φ8/30 µε επαρκή αγκύρωση. Φορτία λαµβάνονται κατά τους ισχύοντες Κανονισµούς φορτίσεων (το δώµα θεωρείται άβατο), και συνυπολογίζεται σε αυτά η ύπαρξη µπατικών και δροµικών τοιχοποιιών στις περιµετρικές και στις εσωτερικές δοκούς της οροφής ισογείου αντίστοιχα. Στην οροφή του ορόφου λαµβάνεται υπόψη µπατική περιµετρική τοιχοποιία µε ύψος 1,20 µέτρα. Το φάσµα σχεδιασµού είναι αυτό του ΕΑΚ2000 για ζώνη σεισµικότητας ΙΙ και έδαφος κατηγορίας Β. Β) ΙΑΠΩΝΙΚΗ ΜΕΘΟ ΟΣ ΑΠΟΤΙΜΗΣΗΣ Η Ιαπωνική µέθοδος αποτίµησης αποτελείται από τρία επίπεδα ελέγχου [2], µε αυξηµένη ακρίβεια αλλά και υπολογιστικό φόρτο από το πρώτο προς το τρίτο επίπεδο. Υπολογίζονται αρχικά τα φορτία της κατασκευής και κατανέµονται στις δοκούς σύµφωνα µε τις επιφάνειες επιρροής. Από τα φορτία υπολογίζεται η µάζα κάθε ορόφου και της συνολικής κατασκευής. Για κάθε ένα επίπεδο ελέγχου υπολογίζεται η τιµή της τέµνουσας βάσης V sd. (1) Όπου α πρ = 4/3 για το πρώτο επίπεδο, α πρ = 1 για το δεύτερο και α πρ = 1,5(η st +1)/(2η st +1), µε η st τον αριθµό των ορόφων για το τρίτο επίπεδο. Το 1 ο επίπεδο είναι το πιο απλό σε υπολογισµούς, και άρα το πιο γρήγορο. Η διαφορά µε τα υπόλοιπα επίπεδα είναι ότι σε αυτό εδώ δεν λαµβάνουµε καθόλου υπόψη την ύπαρξη των οπλισµών και η αντοχή προκύπτει καθαρά από τα κατακόρυφα στοιχεία του κτιρίου. Γίνεται εκτίµηση της αντοχής V Ri = τ Ri A c κάθε κατακόρυφου στοιχείου, όπου A c είναι το εµβαδό της διατοµής των στοιχείων και τ Ri είναι η διατµητική αντοχή του σκυροδέµατος, η οποία για υποστυλώµατα ισούται µε: 132

3 Αποτίµηση Ενίσχυση διώροφου κτιρίου κατά ΚΑΝ.ΕΠΕ. Το άθροισµα των επιµέρους αντοχών δίνει την συνολική αντοχή. Εισάγονται στους υπολογισµούς µειωτικοί συντελεστές για µια σειρά λόγων κακής δοµικής µορφολογίας (εδώ λαµβάνεται S D =0.8 για λόγους περίπλοκης δοµικής µορφολογίας) και για λόγους φθοράς (εδώ Τ=0,8 για ηλικία µεγαλύτερη από 30 έτη). Οι συντελεστές αυτοί πολλαπλασιάζουν την αντοχή V R και τελικά αυτή συγκρίνεται µε την απαίτηση V S. Προκύπτει ανεπάρκεια 7,15 φορές στο ισόγειο και 4,45 φορές στον όροφο. Στο δεύτερο επίπεδο ελέγχου η αντοχή του κτιρίου καθορίζεται ξανά µόνο από τα κατακόρυφα στοιχεία µε την µόνη διαφορά πως εδώ ελέγχεται και ο τύπος αστοχίας των υποστυλωµάτων (διατµητική ή καµπτική). Υπολογίζονται τα αξονικά φορτία στα υποστυλώµατα (G+0.3Q) και από τα διαγράµµατα αλληλεπίδρασης προσδιορίζεται η ροπή αντοχής κάθε στοιχείου. Υπολογίζεται ακόµη η αντοχή σε διάτµηση σύµφωνα µε τον ΕΚΩΣ 2000 και προσδιορίζεται έτσι ο τύπος αστοχίας κάθε υποστυλώµατος. Προκύπτει ότι σε όλα τα υποστυλώµατα κρίσιµη αστοχία είναι η κάµψη. Στη συνέχεια καθορίζονται οι τιµές q για κάθε υποστύλωµα µέσω του συντελεστή µ, ως εξής: (3) (5) Τα κατακόρυφα στοιχεία εντάσσονται σε τρεις κατηγορίες ανάλογα την τιµή q i, σε όσα έχουν q=1, σε όσα έχουν 1<q<2 και σε όσα έχουν q>2 και για τις τρεις αυτές κατηγορίες (n=1,2,3) υπολογίζεται η συνολική αντοχή V R από την εξίσωση (5). Όλα τα υποστυλώµατα του εξεταζόµενου κτιρίου αντιστοιχούν στην τελευταία κατηγορία. Ο µειωτικός συντελεστής S D στο 2 ο και στο 3 ο επίπεδο λαµβάνεται 0,9. Οι ανεπάρκειες προκύπτουν ίσες προς 1,27 φορές για το ισόγειο και 1,39 φορές για τον όροφο. Στο τρίτο επίπεδο ελέγχου η αντοχή δεν καθορίζεται µόνο από τα κατακόρυφα στοιχεία αλλά προκύπτει µε βάση τον ικανοτικό έλεγχο των κόµβων δοκού-υποστυλώµατος. Έτσι σε κάθε κόµβο υπολογίζεται η ροπή αντοχής των δοκών που συντρέχουν σε αυτόν Μ Rb και η ροπή αντοχής των υποστυλωµάτων Μ Rc (άθροισµα ροπής αντοχής πάνω και κάτω, όπως υπολογίστηκε στο 2 ο επίπεδο) σύµφωνα µε τις σχέσεις (6) και (7). Ανάλογα µε την κατεύθυνση κάµψης η αντοχή της δοκού αλλάζει καθώς αλλάζει ο διαµήκης εφελκυόµενος οπλισµός. Στην περίπτωση που εφελκύεται το πάνω πέλµα (αρνητική ροπή), θεωρούµε πως ένα µέρος των οπλισµών της πλάκας (σε πλάτος L δοκού /4 εκατέρωθεν της δοκού) συµµετέχει στην ανάληψη ροπών. Οι έλεγχοι γίνονται ανά διεύθυνση του κτιρίου (χ και ψ) και ανά φορά του σεισµού. (6) (7) Έτσι η διαδικασία του ικανοτικού ελέγχου σε κάθε κόµβο έχει ως εξής: Υπολογίζεται η αντοχή σε κάµψη και σε διάτµηση κάθε δοκού που συντρέχει στον κόµβο και προσδιορίζεται ο τύπος αστοχίας της (καµπτική ή διατµητική). Έπειτα ελέγχεται η σχέση ΣΜ Rb <ΣM Rc και καθορίζεται ο τύπος αστοχίας που προηγείται (αστοχία υποστυλωµάτων ή δοκών). Οι συντελεστές q υπολογίζονται ως εξής: Αν προηγείται αστοχία υποστυλωµάτων, το q παίρνει τιµές όπως στο 2 ο επίπεδο (εξισώσεις (3) και (4)), ενώ αν προηγείται αστοχία δοκών, τότε: α) αν η αστοχία είναι λόγω διάτµησης, q=1,50 ενώ β) αν η αστοχία είναι λόγω κάµψης, τότε q=3,00. Οι ανεπάρκειες προκύπτουν για τη διεύθυνση χ, 1,30 στο ισόγειο και 0,76 (ή επάρκεια 1,31) στον όροφο και για τη διεύθυνση ψ, 1,36 στο ισόγειο και 0,8 (ή επάρκεια 1,25) στον όροφο. Παρατηρούµε ότι οι ανεπάρκειες προκύπτουν µικρότερες όσο αυξάνεται το επίπεδο ελέγχου, ή µε άλλα λόγια όσο µικρότερο το επίπεδο ελέγχου τόσο πιο συντηρητικές οι εκτιµήσεις των ανεπαρκειών. (2) (4) 133

4 Σφονδύλης ηµήτριος Γ) ΕΛΑΣΤΙΚΗ ΜΕΘΟ ΟΣ q Η ελαστική µέθοδος µε χρήση του γενικού δείκτη πλαστιµότητας q, εφαρµόστηκε σύµφωνα µε τα όσα αναφέρει ο ΚΑΝ.ΕΠΕ. Η διαδικασία έγινε αρχικά αγνοώντας την ύπαρξη των τοιχοπληρώσεων και στη συνέχεια επαναλήφθηκε µε συνεκτίµηση αυτών. Το κτίριο προσοµοιώθηκε στο πρόγραµµα πεπερασµένων στοιχείων SAP2000 v.14 και επιλύθηκε ώστε τα αποτελέσµατα των εντατικών µεγεθών να συγκριθούν µε τα αντίστοιχα µεγέθη αντοχής και έτσι να υπολογιστούν τυχόν ανεπάρκειες. Για την προσοµοίωση χρησιµοποιήθηκαν οι ενεργές δυσκαµψίες των δοµικών στοιχείων, όπως αυτές ορίζονται στον ΚΑΝ.ΕΠΕ Για τον προσδιορισµό των ενεργών δυσκαµψιών, είναι απαραίτητος ο υπολογισµός της γωνίας στροφής χορδής στη διαρροή, θ y, και της ροπής στη διαρροή Μ y. Η πρώτη υπολογίζεται από τον τύπο (9) για δοκούς και υποστυλώµατα, ενώ δεύτερη από τη σχέση (10) και µε οδηγό το Παράρτηµα 7Α του ΚΑΝ.ΕΠΕ, όπου λαµβάνονται υπόψη δύο περιπτώσεις διαρροής (λόγω χάλυβα και λόγω παραµορφώσεων του σκυροδέµατος). Στην εξίσωση (10), ξ y είναι το ανηγµένο στο στατικό ύψος d ύψος της θλιβόµενης ζώνης. Η ενεργός δυσκαµψία Κ του συνολικού µήκους κάθε στοιχείου λαµβάνεται ίση µε τον µέσο όρο των τιµών των δυσκαµψιών στις δύο ακραίες διατοµές του στοιχείου. Η ανάλυση γίνεται αρχικά χρησιµοποιώντας τις προσεγγιστικές δυσκαµψίες που προτείνονται στο κεφάλαιο 4, ώστε να προσδιοριστούν τα αξονικά φορτία (G+0.3Q) και µε αυτά υπολογίζονται οι 3 παραπάνω εξισώσεις, ώστε να προσαρµοστεί το µοντέλο κατάλληλα µε τις τελικές δυσκαµψίες. Ελέγχονται αρχικά οι προϋποθέσεις εφαρµογής της µεθόδου, η πιο βασική από τις οποίες είναι: ο λόγος της µέγιστης προς την ελάχιστη ανεπάρκεια (θεωρείται 1 σε περίπτωση που υπάρχει επαρκές στοιχείο) υποστυλώµατος σε κάθε όροφο να είναι µικρότερος του 2,5. Οι ανεπάρκειες αυτές υπολογίζονται συγκρίνοντας τα αποτελέσµατα από την ανάλυση µε τα µεγέθη αντοχής των υποστυλωµάτων (οι ροπές αντοχής υπολογίζονται προσεγγιστικά από τα διαγράµµατα αλληλεπίδρασης, ενώ οι τέµνουσες αντοχής βάσει του ΕΚΩΣ2000). Η προϋπόθεση λ max /λ min <2.5 αν και ισχύει για τα υποστυλώµατα του ορόφου, δεν ισχύει για αυτά του ισογείου. Παρ όλα αυτά, η µέθοδος εφαρµόζεται εδώ για λόγους πληρότητας. Τα εντατικά µεγέθη του σεισµού διαιρούνται µε τον ενιαίο δείκτη πλαστιµότητας q, ο οποίος προσδιορίζεται βάσει του πίνακα 4.4 του ΚΑΝ.ΕΠΕ. ανάλογα µε την ηλικία και την ευµενή ή δυσµενή παρουσία τοιχοπληρώσεων (εδώ προκύπτει q=1,7). Συγκρίνοντας τα µεγέθη αυτά µε τις ροπές και τις τέµνουσες αντοχής προσδιορίζεται ο τύπος αστοχίας και οι τυχόν ανεπάρκειες. Οι προκύπτουσες ανεπάρκειες των υποστυλωµάτων ισογείου και ορόφου παρουσιάζονται στον Πίνακα 1. Όσον αφορά τις ανεπάρκειες των δοκών, αυτές επαρκούν όλες στον όροφο, ενώ στο ισόγειο οι περισσότερες παρουσίασαν δείκτες ανεπάρκειας που κυµαίνονταν από 1,01 µέχρι 1,95. Στη συνέχεια οι υπολογισµοί επαναλήφθηκαν συνυπολογίζοντας την επιρροή των τοιχοπληρώσεων. Η συµπεριφορά των τοιχοπληρώσεων περιγράφεται στην παράγραφο 7.4 του ΚΑΝ.ΕΠΕ. Σύµφωνα µε αυτήν, υπολογίζονται οι λυγηρότητες των τοιχοπληρώσεων κάθε ανοίγµατος και οι τιµές αυτές αποτελούν το κριτήριο για το αν θα πρέπει να συµπεριληφθούν στο µοντέλο ή όχι. Η λυγηρότητα λ κάθε τοιχοποιίας υπολογίζεται σύµφωνα µε τον ΚΑΝΕΠΕ, ως ο λόγος λ=l/t. Όπου, είναι το µήκος της διαγωνίου του φατνώµατος (l είναι το καθαρό µήκος και h είναι το καθαρό ύψος του φατνώµατος) και t είναι το ενεργό πλάτος της τοιχοποιίας. Συναρτήσει της λυγηρότητας (8) (9) (10) 134

5 Αποτίµηση Ενίσχυση διώροφου κτιρίου κατά ΚΑΝ.ΕΠΕ. εκτιµάται η αντίστοιχη µείωση της θλιπτικής αντοχής αντίστασης της τοιχοπλήρωσης ως εξής: για λ<15, δεν απαιτείται µείωση της αντίστασης της τοιχοποιίας, για λ>30, η τοιχοπλήρωση θα αµελείται, ενώ για ενδιάµεσες τιµές η θλιπτική αντοχή της τοιχοποιίας θα πολλαπλασιάζεται µε αντίστοιχο µειωτικό συντελεστή φ. Η προσοµοίωση των τοιχοπληρώσεων προβλέπεται από τον ΚΑΝ.ΕΠΕ. είτε µε χρήση ενός διατµητικού φατνώµατος, µε τέσσερις κόµβους αρθρώσεις προς τους αντίστοιχους κόµβους του πλαισίου είτε µε µία ισοδύναµη θλιβόµενη διαγώνια για κάθε φορά σεισµού, µε κατάλληλο πλάτος b. Εδώ, η προσοµοίωση των τοιχοπληρώσεων έγινε µε χρήση δύο χιαστί ράβδων µισής δυστένειας σε σχέση µε τη µία που προτείνει ο ΚΑΝ.ΕΠΕ, λόγω αδυναµίας του προγράµµατος [4] για προσοµοίωση στοιχείου µε µηδενική εφελκυστική αντοχή. Σε κάθε φάτνωµα που η λυγηρότητα του κάλυπτε την παραπάνω συνθήκη, προσοµοιώθηκαν οι δύο αυτές ράβδοι, µε b=0.15l και πάχος t, το µισό του πραγµατικού πάχους του τοίχου. Τα αποτελέσµατα των ελέγχων για τα υποστυλώµατα του ισογείου και του ορόφου παρατίθενται στον Πίνακα 2. Όσον αφορά τις επάρκειες των δοκών, προκύπτει ότι οι δοκοί του ορόφου παραµένουν όλες επαρκείς ενώ και οι δοκοί του ισογείου παρουσιάζουν σηµαντικά µικρότερες ανεπάρκειες µε µέγιστη τιµή ανεπάρκειας την 1,55. Υποστύλωµα ιαστάσεις Ανεπάρκειες Ισογείου Ανεπάρκειες Ορόφου b h K K K K K K K K K K K Πίνακας 1 Ανεπάρκειες υποστυλωµάτων µεθόδου q χωρίς συνεκτίµηση τοιχοπληρώσεων Υποστύλωµα b ιαστάσεις h Ανεπάρκειες Ισογείου Ανεπάρκειες Ορόφου K K K K K K K K K K K Πίνακας 2 - Ανεπάρκειες υποστυλωµάτων µεθόδου q µε συνεκτίµηση τοιχοπληρώσεων 135

6 Σφονδύλης ηµήτριος ) ΕΛΑΣΤΙΚΗ ΜΕΘΟ ΟΣ m Η µέθοδος αυτή είναι παρόµοια µε την ελαστική µέθοδο µε δείκτη καθολικής συµπεριφοράς q, µε τη διαφορά ότι εδώ δεν προσδιορίζεται ένας ενιαίος δείκτης, µε τον οποίο διαιρούνται τα εντατικά µεγέθη που προκύπτουν από την ελαστική ανάλυση, αλλά προσδιορίζονται ξεχωριστοί δείκτες συµπεριφοράς για κάθε δοµικό στοιχείο, και αυτοί διαιρούν τα αντίστοιχα εντατικά µεγέθη του υπόψη στοιχείου. Για τις δοκούς υπολογίζονται διαφορετικοί δείκτες m για κάθε κόµβο κάθε ορόφου και για διαφορετικές φορές του σεισµού (θετική και αρνητική). Οι δείκτες αυτοί, m, προσδιορίζονται µε τη βοήθεια των γωνιών στροφής χορδής στην αστοχία (θ u ) και στη διαρροή (θ y ). Γενικά ο δείκτης συµπεριφοράς m, είναι ένας δείκτης πλαστιµότητας, ο οποίος αν θεωρηθεί ως δείκτης πλαστιµότητας γωνιών στροφών χορδής, ορίζεται ως εξής: (11) Επειδή όµως αναφερόµαστε σε συγκεκριµένη στάθµη επιτελεστικότητας, συγκεκριµένα «Προστασία Ζωής», η µέγιστη γωνία στροφής χορδής που επιτρέπεται από τον ΚΑΝΕΠΕ (Κεφάλαιο 9) δεν είναι η θ u, η οπoία αντιστοιχεί ουσιαστικά στην αστοχία, αλλά µία µικρότερη τιµή, ενδιάµεση των θ u και θ y, ίση µε: Η τιµή θ y υπολογίζεται από τη σχέση (9), ενώ η τιµή της θ u από τη σχέση (13), όπου σε στοιχεία που έχουν κατασκευαστεί µε τις προ του 1985 κατασκευαστικές διατάξεις, όπως το κτίριο που µελετάµε, οι τιµές για το θ um πρέπει να διαιρεθούν µε 1,2. Στη σχέση αυτή, α s = M/Vh είναι ο λόγος διάτµησης, α είναι ο συντελεστής αποδοτικότητας της περίσφιγξης (σχέση 14) και ρ s είναι το γεωµετρικό ποσοστό οπλισµού παράλληλα στη διεύθυνση της φόρτισης. Πρέπει να σηµειώσουµε εδώ πως οι συντελεστές θ y και θ u για τον προσδιορισµό των δεικτών πλαστιµότητας m υπολογίζονται µε τις µέσες τιµές των υλικών (f c =f ck +8 και f y =1.15f yk ). Μετά τον υπολογισµό των δεικτών m, διαιρούµε τα αντίστοιχα εντατικά µεγέθη µε αυτές τις τιµές και προσδιορίζουµε τις ανεπάρκειες, όπως και στη µέθοδο q. Οι τιµές των ανεπαρκειών για τα υποστυλώµατα ισογείου και ορόφου παρατίθενται στον Πίνακα 3. Οι τιµές της ανεπάρκειας για τις δοκούς, είναι σχετικά µικρές. Πιο συγκεκριµένα 2 δοκοί δεν επαρκούν στον όροφο και 4 στο ισόγειο. Επισηµαίνουµε πως όταν εφελκύεται το άνω πέλµα δοκού, τότε όπως και στην Ιαπωνική µέθοδο θεωρείται ότι συµµετέχουν τα σίδερα της πλάκας σε πλάτος L δοκού /4 εκατέρωθεν. Κατόπιν οι υπολογισµοί επαναλαµβάνονται, αυτή τη φορά µε συνεκτίµηση των τοιχοπληρώσεων. Η µεθοδολογία είναι ίδια µε πριν, δηλαδή υπολογίζονται οι δείκτες πλαστιµότητας m, και τα εντατικά µεγέθη της ελαστικής ανάλυσης διαιρούνται µε αυτές τις τιµές για κάθε µέλος ξεχωριστά. Συγκρίνοντας τις τιµές αυτές µε τα αντίστοιχα µεγέθη αντοχής, προκύπτουν οι ζητούµενες ανεπάρκειες και ο τύπος της αστοχίας κάθε στοιχείου (προκύπτει καµπτική για τα ανεπαρκή υποστυλώµατα και διατµητική για τις ανεπαρκείς δοκούς). Για τα υποστυλώµατα του ισογείου και του ορόφου οι ανεπάρκειες παρατίθενται στον Πίνακα 4. Οι τιµές της ανεπάρκειας είναι εµφανώς µειωµένες (ευµενής επιρροή τοιχοπληρώσεων). Κανένα υποστύλωµα του ορόφου δεν προκύπτει ανεπαρκές, ενώ ο αριθµός των ανεπαρκών υποστυλωµάτων του ισογείου είναι µειωµένος. Όσον αφορά τις ανεπάρκειες των δοκών, είναι πολύ µικρότερες σε σχέση µε τις προηγούµενες. ύο δοκοί στο ισόγειο και µόλις µία στον όροφο είναι ανεπαρκείς. (12) (13) (14) 136

7 Αποτίµηση Ενίσχυση διώροφου κτιρίου κατά ΚΑΝ.ΕΠΕ. Υποστύλωµα ιαστάσεις Ανεπάρκειες Ανεπάρκειες b h Ορόφου Ισογείου K K K K K K K K K K K Πίνακας 3 - Ανεπάρκειες υποστυλωµάτων µεθόδου m χωρίς συνεκτίµηση τοιχοπληρώσεων Υποστύλωµα ιαστάσεις Ανεπάρκειες Ανεπάρκειες b h Ορόφου Ισογείου K K K K K K K K K K K Πίνακας 4 - Ανεπάρκειες υποστυλωµάτων µεθόδου m µε συνεκτίµηση τοιχοπληρώσεων Ε) ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟ ΟΙ ΑΠΟΤΙΜΗΣΗΣ 1 η Μέθοδος: Στη µέθοδο αυτή θεωρούµε ότι η συνολική τέµνουσα βάσης V b κατανέµεται στα υποστυλώµατα αναλογικώς των δυσκαµψιών τους. Αυτό αποτελεί συµβατή θεώρηση µε τους παλιούς κανονισµούς. Οι δυσκαµψίες των υποστυλωµάτων V i υπολογίζονται από το γινόµενο του µέτρου ελαστικότητας του σκυροδέµατος επί τη ροπή αδράνειας της διατοµής (Ι=b h 3 /12), πολλαπλασιασµένο επί τον µειωτικό συντελεστή που ορίζει ο ΚΑΝ.ΕΠΕ. (0,6 για περιµετρικά υποστυλώµατα, 0,8 για εσωτερικά). Οπότε το ποσοστό συµµετοχής κάθε υποστυλώµατος στην ανάληψη της τέµνουσας βάσης θα ισούται µε V i /V b. Η τιµή της τέµνουσας βάσης είναι αυτή που έχει υπολογιστεί από την Ιαπωνική µέθοδο αποτίµησης. Αντίστοιχα η ροπή που αναλαµβάνει κάθε υποστύλωµα Μ i, προκύπτει από την αντίστοιχη τέµνουσα ως εξής: Μ i = V i L s = V i (L/2). Ακολούθως υπολογίζεται η τέµνουσα αντοχής V R (βάση ΕΚΩΣ 2000), και η αντοχή σε κάµψη M R, όπως και στην Ιαπωνική µέθοδο µε χρήση των διαγραµµάτων αλληλεπίδρασης. Η τέµνουσα V MR, που αντιστοιχεί στην καµπτική αστοχία (V MR = Μ R 2/L s ) υπολογίζεται, ώστε να συγκριθεί µε την αντοχή V R για να εκτιµηθεί ο τύπος της αστοχίας (καµπτική ή διατµητική). Στη συνέχεια ανάλογα µε τον τύπο της αστοχίας υπολογίζεται ο βαθµός ανεπάρκειας κάθε υποστυλώµατος. Τα αποτελέσµατα παρατίθενται στον Πίνακα

8 Σφονδύλης ηµήτριος 2 η Μέθοδος: Στη µέθοδο αυτή γίνεται αποτίµηση του κτιρίου ελέγχοντας το άθροισµα των τεµνουσών αντοχής των κατακόρυφων µελών µε την τέµνουσα βάσης. Υπολογίζουµε τις τέµνουσες αντοχής κατά ΕΚΩΣ 2000, όπως και στην Ιαπωνική µέθοδο, και τις αθροίζουµε. Στη συνέχεια συγκρίνουµε το άθροισµα µε την τέµνουσα βάσης για να υπολογίσουµε την ανεπάρκεια. Τα αποτελέσµατα είναι ανεπάρκεια 1,43 για το ισόγειο και 1,09 για τον όροφο. Ανεπάρκειες Ανεπάρκειες Υποστύλωµα b (m) h (m) Ισογείου Ορόφου Κ Κ Κ Κ Κ Κ Κ Κ Κ Κ Κ Πίνακας 5 Ανεπάρκειες βάσει της 1 ης προσεγγιστικής µεθόδου Ζ) ΣΤΑΤΙΚΗ ΑΝΕΛΑΣΤΙΚΗ ΜΕΘΟ ΟΣ (PUSHOVER) Εφαρµόζουµε την στατική ανελαστική µέθοδο µέθοδο pushover κατά ΚΑΝΕΠΕ. Στη µέθοδο αυτή εφαρµόζουµε ολοένα αυξανόµενα οριζόντια φορτία, υπό συγκεκριµένο µοτίβο κατανοµής αυτών καθ ύψος, σε συνδυασµό µε σταθερά επιβεβληµένα κατακόρυφα φορτία. Τα κατακόρυφα φορτία προέρχονται από το συνδυασµό των οιονεί µονίµων φορτίων G+0.3Q και εφαρµόζονται στην κατασκευή σαν αρχικές συνθήκες κάθε µίας ανελαστικής µεθόδου. Οι ανελαστικές µέθοδοι που εφαρµόζονται είναι τέσσερις, µία για κάθε διεύθυνση (χ και ψ) και µία για κάθε φορά (θετική και αρνητική). Ο ΚΑΝ.ΕΠΕ. απαιτεί να εφαρµοστούν δύο καθ ύψος κατανοµές οριζόντιων φορτίων και να ληφθούν τα δυσµενέστερα αποτελέσµατα από τις δύο. Στα πλαίσια αυτής της εργασίας εφαρµόστηκε µόνο µία κατανοµή αυτή της σχέσης 3.15 του ΕΑΚ. (15) Σχήµα 3 Στατική Ανελαστική Ανάλυση [2] 138

9 Αποτίµηση Ενίσχυση διώροφου κτιρίου κατά ΚΑΝ.ΕΠΕ. Οι έλεγχοι γίνονται για στόχο επιτελεστικότητας «Προστασία Ζωής». Οι προϋποθέσεις εφαρµογής της µεθόδου είναι να διασφαλίζεται τουλάχιστον «Ικανοποιητική» ΣΑ και η επιρροή των ανωτέρων ιδιοµορφών να µην είναι σηµαντική. Ωστόσο αν το κτίριο είναι εύστρεπτο (1 η ιδιοµορφή να είναι στρεπτική), η µέθοδος δεν δίνει αξιόπιστα αποτελέσµατα. Αρχικά διαµορφώνεται το προσοµοίωµα του κτιρίου. Η διαµόρφωση περιλαµβάνει την εισαγωγή κατάλληλων χαρακτηριστικών σε κάθε σηµείο πιθανής πλαστικής άρθρωσης, ώστε να προσοµοιώνεται επαρκώς η ανελαστική συµπεριφορά των στοιχείων. Αυτό επιτυγχάνεται µέσω ενός διαγράµµατος εντατικού µεγέθους F συναρτήσει της παραµόρφωσης ή σχετικής µετακίνησης δ. Ως µέγεθος F επιλέγεται η ροπή Μ, και ως µέγεθος δ, η γωνία στροφής χορδής θ. Χρησιµοποιούνται οι τιµές θ y, θ u και Μ y που προσδιορίστηκαν σε προηγούµενα στάδια της παρούσας εργασίας. Οι ιδιότητες που προσδίδονται σε κάθε πιθανή πλαστική άρθρωση είναι τέτοιες, ώστε όσο το εντατικό µέγεθος Μ βρίσκεται σε µέγεθος µικρότερο της τιµής διαρροής Μ y, τότε η περιοχή αυτή θα συµπεριφέρεται ελαστικά και όταν την ξεπεράσει θα ακολουθεί το νόµο Μ-θ που περιγράφεται από αυτή. Σηµειώνεται πως η τιµή της παραµένουσας αντοχής F res (ή M res ) λαµβάνεται σύµφωνα µε τον ΚΑΝ.ΕΠΕ. ως 0,25F y. Ακόµη για την συµπεριφορά µετά την δ u, θεωρήθηκε πως η καµπύλη συνεχίζει ευθύγραµµα µέχρι τιµή 2δ y και µετά µηδενίζεται. Σχήµα 4 - Καµπύλη εντατικού µεγέθους F παραµόρφωσης δ [3] Για τις δοκούς χρησιµοποιήθηκε µη συµµετρικό διάγραµµα ροπής γωνίας στροφής χορδής για κάθε φορά του σεισµού ενώ για τα υποστυλώµατα το διάγραµµα είναι συµµετρικό. Για τα υποστυλώµατα χρησιµοποιήθηκε τύπος πλαστικής άρθρωσης κατάλληλος, ώστε να προσοµοιώνεται η εντατική τους κατάσταση (αλληλεπίδραση αξονικού φορτίου και διαξονικής κάµψης), και το αντίστοιχο έγινε και για τις δοκούς (µονοαξονική κάµψη). Επίσης για κάθε διατοµή υποστυλώµατος χρειάστηκε να υπολογιστεί το διάγραµµα αλληλεπίδρασης Μ-Ν. Τέλος καθορίστηκαν πάνω στην καµπύλη τα ζητούµενα κριτήρια αποδοχής για την στάθµη επιτελεστικότητας που µελετάµε (για στάθµη επιτελεστικότητας «Προστασία Ζωής», δ d =0.5(θ u + θ y )/ γ Rd, όπου γ Rd =1,8). Ζητούµενο της ανάλυσης είναι η χάραξη της καµπύλης αντίστασης. ηλαδή της καµπύλης τέµνουσας βάσης µετακίνησης κόµβου ελέγχου. Η καµπύλη αυτή µας δίνει τα απαραίτητα στοιχεία για την εκτίµηση της ανεπάρκειας της κατασκευής. Η καµπύλη αντίστασης διγραµµοποιείται για ευκολία. Ο κόµβος ελέγχου επιλέγεται συνήθως στο κέντρο µάζας του ανωτάτου ορόφου. Επίσης από την ανάλυση µπορούµε να έχουµε την εικόνα του φορέα µε τις σε κάθε βήµα δηµιουργούµενες πλαστικές αρθρώσεις και τα χαρακτηριστικά τους. Έτσι αποκτούµε µια εικόνα του µηχανισµού αστοχίας και αποκαλύπτουµε αδύναµα 139

10 Σφονδύλης ηµήτριος σηµεία της κατασκευής. Τα δυσµενέστερα αποτελέσµατα από τις τέσσερις αναλύσεις είναι και τα τελικά αποτελέσµατα που εξάγουµε. Με τη µέθοδο pushover στην ουσία εφαρµόζουµε αλλεπάλληλες ελαστικές αναλύσεις σε κάθε βήµα αύξησης των πλευρικών φορτίων. Στο προσοµοίωµα εισάγουµε το µοτίβο της κατανοµής των φορτίων αυτών, χωρίς να µας νοιάζει η ακριβής τιµή τους, αλλά η αναλογία τους, αφού αυτά αυξάνονται σταδιακά σε κάθε βήµα της ανάλυσης. Για να εισάγουµε το φάσµα σχεδιασµού στους υπολογισµούς, υπολογίζουµε την στοχευόµενη µετακίνηση. Αυτή κατά ΚΑΝΕΠΕ υπολογίζεται ως εξής: (16) όπου Φe η ελαστική φασµατική ψευδοεπιτάχυνση (από το φάσµα του Παραρτήµατος του ΕΑΚ) που αντιστοιχεί στην ισοδύναµη ιδιοπερίοδο της κατασκευής Τe και C 0, C 1, C 2 και C 3 διορθωτικοί συντελεστές. Τe είναι η ελαστική ιδιοπερίοδος και προκύπτει από τη σχέση (17). Θεωρείται ότι το κτίριο επαρκεί όταν µπορεί να φτάσει τη στοχευόµενη µετακίνηση πριν φτάσει την µετακίνηση που ορίζει η στάθµη επιτελεστικότητας δ d. Για κάθε ανελαστική ανάλυση υπολογίζεται η τέµνουσα βάσης και η µετακίνηση στην αστοχία και στη διαρροή. Σηµείο διαρροής µπορούµε να θεωρήσουµε εκείνο για το οποίο δηµιουργείται η πρώτη πλαστική άρθρωση. Τα αποτελέσµατα φαίνονται στον Πίνακα 6. Παρατίθεται ακόµα και ο αριθµός των στοιχείων που βρίσκονται σε κατάσταση πέρα από τη διαρροή αλλά και συγκεκριµένα σε ποια στάθµη επιτελεστικότητας (ΑΧ: Άµεση Χρήση, ΑΖ: Ασφάλεια Ζωής, ΑΚ: Αποφυγή κατάρρευσης). Φόρτιση V y (kn) V u (kn) δ y (m) δ u (m) Αριθµός στοιχείων σε κατάσταση ΑΧ-ΑΖ ΑΖ-ΑΚ ΑΚ-Κ (17) δ d (LS) Pushover X+ 569,88 629,94 0,0861 0, ,0763 Pushover X- 573,16 626,76 0,0790 0, ,0738 Pushover Y+ 606,54 643,78 0,0823 0, ,0727 Pushover Y- 595,79 634,58 0,0841 0, ,0728 Πίνακας 6 Αποτελέσµατα Στατικής Ανελαστικής Ανάλυσης Οι ανεπάρκειες για κάθε ανάλυση είναι: για την Pushover X+, λ Χ+ = 2,215, για την Pushover X-, λ Χ- = 2,290, για την Pushover Υ+, λ Υ+ = 2,091 και για την Pushover Υ-, λ Υ- = 2,088. Μπορούµε ακόµη να υπολογίσουµε τον ακριβή καθολικό δείκτη πλαστιµότητας της κατασκευής υπολογίζοντας τον λόγο δ u /δ y. Προκύπτουν για την Pushover X+: 2,19, για την Pushover X-: 2,36, για την Pushover Υ+: 2,18 και για την Pushover Υ-: 2,12. Τέλος δίνονται χαρακτηριστικά δύο καµπύλες αντίστασης (για την Pushover X+ και για την Pushover Υ+) και η εικόνα του φορέα µε τις δηµιουργηµένες πλαστικές αρθρώσεις στο τέλος της ανάλυσης Pushover X+. 140

11 Αποτίµηση Ενίσχυση διώροφου κτιρίου κατά ΚΑΝ.ΕΠΕ. Σχήµα 5 Καµπύλες αντίστασης για αναλύσεις Pushover X+ και Pushover Υ+ Σχήµα 6 Σχηµατισµός πλαστικών αρθρώσεων στο τέλος της Pushover-X+ Η) ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΜΕ ΙΝΟΠΛΙΣΜΕΝΑ ΠΟΛΥΜΕΡΗ (FRP) Στο κεφάλαιο αυτό σχεδιάζεται η ενίσχυση του ανεπαρκούς κτιρίου µε τη µέθοδο της περίσφιγξης των άκρων των υποστυλωµάτων (κρίσιµες περιοχές) µέσω της χρήσης µανδυών από ινοπλισµένα πολυµερή (FRP). Με αυτό τον τρόπο επιτυγχάνεται η αύξηση της ικανότητας στροφής του κάθε κόµβου και άρα της πλαστιµότητας, χωρίς παράλληλη αύξηση τη δυσκαµψίας, της µάζας ή άλλων χαρακτηριστικών της κατασκευής. Οι ανεπάρκειες που χρησιµοποιούνται είναι αυτές που προέκυψαν από την εφαρµογή της µεθόδου m (µε συνεκτίµηση των τοιχοπληρώσεων). Στόχος της ενίσχυσης είναι η µεγαλύτερη ικανότητα ανάληψης ανελαστικών παραµορφώσεων του ενισχυµένου φορέα, ή µε άλλα λόγια η µεγαλύτερη ικανότητα µετακίνησης, χωρίς αντίστοιχη αύξηση της αντοχής. H εφαρµογή της εξωτερικής περίσφιγξης έχει ως αποτέλεσµα την αύξηση της γωνίας στροφής χορδής του µέλους κατά την αστοχία. Η µέση τιµή της γωνίας στροφής χορδής κατά της αστοχία δίνεται από τον τύπο: 141

12 Σφονδύλης ηµήτριος Στη σχέση (18) η συµβολή των σύνθετων υλικών εκφράζεται µε τον όρο προστίθεται στον εκθέτη του 25, όπου α f είναι ο συντελεστής απόδοσης της περίσφιγξης των σύνθετων υλικών που δίνεται από τη σχέση (19), ρ fx είναι το ογκοµετρικό ποσοστό υλικών και f fe είναι η εφελκυστική αντοχή των σύνθετων. Για την ενίσχυση των ανεπαρκών σε διάτµηση δοκών χρησιµοποιούνται τρίπλευροι µανδύες (µορφής U). Οι υπολογισµοί για τη διατµητική ενίσχυση ακολουθούν τους τύπους: (22) Στους τύπους αυτούς, V Rd,f είναι η πρόσθετη αντοχή λόγω των σύνθετων υλικών, µε α=90 για κάθετους στον άξονα του µέλους µανδύες, θ=45 και k b =1. l b,max είναι το απαιτούµενο µήκος αγκύρωσης, t f και Ε f το πάχος και το µέτρο ελαστικότητας των υλικών και d f το ύψος που δίνεται από το σχήµα 7. (18) (19) (20) (21) που (23) (24) (25) Σχήµα 7 ιατµητική ενίσχυση δοκών [5] Τα χαρακτηριστικά των υλικών ενίσχυσης είναι: CFRP (ανθρακουφάσµατα) µε µέτρο ελαστικότητας Ε f = 230 GPa, πάχος t f = 0,12 mm και αντοχή f f = 3500 MPa. Από τις ανεπάρκειες που υπολογίστηκαν στη µέθοδο m, και τους υφιστάµενους συντελεστές m υφιστ. υπολογίστηκαν οι απαιτούµενοι δείκτες m απαιτ., ώστε να επέλθει επάρκεια στα ανεπαρκή υποστυλώµατα (αντοχή > απαίτηση). Οπότε για αυτές τις τιµές υπολογίστηκαν οι απαιτούµενες ενισχύσεις (στρώσεις FRP) σύµφωνα µε το παραπάνω τυπολόγιο. Για τη διαστασιολόγηση σε διάτµηση, ως τέµνουσα σχεδιασµού V Rd,f λήφθηκε η διαφορά της απαιτούµενης τέµνουσας V S, από την αντοχή V R. Τα αποτελέσµατα για τα υποστυλώµατα (µόνο του ισογείου ήταν ανεπαρκή) είναι: 2 στρώσεις για το Κ5, 3 στρώσεις για τα Κ7, Κ9 και Κ11 και 5 στρώσεις για τα Κ8 και Κ10. Για τις ανεπαρκείς δοκούς ( 5 και 11 στο ισόγειο και στα δύο τους άκρα και 5 στον όροφο στο αριστερό της µόνο άκρο) µία στρώση σύνθετων υλικών ήταν υπεραρκετή. Τέλος πρέπει να επισηµάνουµε πως η χρήση µεθόδων καλύτερης αγκύρωσης των τρίπλευρων µανδυών ενδείκνυται (αγκύρια ή τοποθέτηση ράβδων σε εσοχές). 142

13 Αποτίµηση Ενίσχυση διώροφου κτιρίου κατά ΚΑΝ.ΕΠΕ. Θ) ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΜΕ ΜΑΝ ΥΕΣ ΟΠΛΙΣΜΕΝΟΥ ΣΚΥΡΟ ΕΜΑΤΟΣ Στη µέθοδο ενίσχυσης µε µανδύες οπλισµένου σκυροδέµατος χρησιµοποιούµε τις ανεπάρκειες που προέκυψαν από την ελαστική µέθοδο µε τοπικούς δείκτες πλαστιµότητας m (µε συνεκτίµηση τοιχοπληρώσεων). Η λογική που ακολουθείται εδώ είναι η προσθήκη µανδυών στα υποστυλώµατα που προέκυψαν ανεπαρκή από τη µέθοδο m και η διαστασιολόγηση τους µε τα καινούργια εντατικά µεγέθη που προκύπτουν από την εκ νέου ανάλυση του φορέα καθώς και ο έλεγχος των υποστυλωµάτων που δεν ενισχύονται, µε τα καινούργια πάλι εντατικά µεγέθη. Το ελάχιστο πάχος µανδύα είναι 7 εκατοστά [1], οπότε η νέες διαστάσεις είναι οι παλιές +2x7cm. Για απλοποίηση των υπολογισµών χρησιµοποιούνται µανδύες πάχους 7,5cm, οπότε οι νέες διαστάσεις είναι αυξηµένες κατά 15cm ανά διεύθυνση. Οι µανδύες αυτοί, επειδή η ενίσχυση είναι σε κάµψη, επεκτείνονται δια µέσου του κόµβου και συνεχίζουν στον υπερκείµενο όροφο (οι µανδύες εδώ ενισχύουν και τα υποστυλώµατα του ορόφου). Άρα τα προς ενίσχυση υποστυλώµατα είναι αυτά του ισογείου (Κ5, Κ7, Κ8, Κ9, Κ10 και Κ11) και του ορόφου. Η διαδικασία των υπολογισµών είναι η ίδια µε αυτή που ακολουθήθηκε για τον προσδιορισµό των ανεπαρκειών µε την µέθοδο m. Αρχικά τροποποιείται το µοντέλο προσοµοίωσης µε συνεκτίµηση τοιχοπληρώσεων, ώστε οι νέες διαστάσεις να εισέρθουν στους υπολογισµούς. Έπειτα το µοντέλο λύνεται και προσδιορίζονται τα εντατικά µεγέθη. Ακολούθως προσδιορίζονται οι νέοι δείκτες πλαστιµότητας m και τέλος υπολογίζονται οι ανεπάρκειες για τα µη ενισχυµένα µέλη και διαστασιολογούνται τα προς ενίσχυση µέλη. Πρέπει να επισηµανθεί εδώ πως για την διαστασιολόγηση των µελών, αγνοήθηκε πλήρως ο υπάρχων οπλισµός και θεωρήθηκε πως όλη τη ροπή σχεδιασµού αναλαµβάνουν οι καινούριοι οπλισµοί του µανδύα (έτσι απαλλασσόµαστε από τον έλεγχο των συντελεστών µονολιθικότητας). Το σκυρόδεµα που χρησιµοποιείται είναι µίας τάξης ανώτερο από το ήδη υπάρχον, δηλαδή C20 (σε σχέση µε το C16) ενώ η ποιότητα του χάλυβα είναι ίδια, S400. Υποστύλωµα ιαστάσεις 1ος Όροφος Ισόγειο b h Φ Φ Συνδετήρες K5 0,60 0,60 8Φ18 8Φ18 Φ10/10 K7 0,45 0,45 4Φ16 8Φ18 Φ10/10 K8 0,50 0,50 4Φ20 12Φ20 Φ10/10 K9 0,45 0,45 8Φ20 12Φ22 Φ10/10 K10 0,50 0,50 8Φ22 12Φ24 Φ10/10 K11 0,50 0,50 4Φ16 12Φ20 Φ10/10 Πίνακας 7 Οπλισµοί µανδυών Στον πίνακα 7 παρατίθενται οι οπλισµοί των µανδυών των υποστυλωµάτων. Τα εντατικά µεγέθη των υπόλοιπων υποστυλωµάτων προέκυψαν µειωµένα και έτσι επαρκούσαν. Ο έλεγχος για τις δοκούς παραλήφθηκε εδώ για λόγους απλότητας. Ι) ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Η παρούσα εργασία χωρίζεται σε δύο µέρη, αυτά της αποτίµησης της υφιστάµενης κατάστασης και της ενίσχυσης. Όσον αφορά το πρώτο, εφαρµόστηκαν 5 διαφορετικές µέθοδοι. Από αυτές η µέθοδος της αποτίµησης βάση των Ιαπωνικών Οδηγιών δίνει αποτελέσµατα µε αυξανόµενο βαθµό ακρίβειας σε σχέση µε το επίπεδο ελέγχου. Όπως και να χει πάντως µε εξαίρεση ίσως το πρώτο επίπεδο ελέγχου, δίνει γρήγορα ένα καλό µέτρο της ανεπάρκειας του φορέα. 143

14 Σφονδύλης ηµήτριος Η λογική των δύο προσεγγιστικών µεθόδων αποτίµησης βασίζεται στη φιλοσοφία των παλιών κανονισµών. Αν και η ακρίβειά τους είναι µειωµένη σε σχέση µε τις αναλυτικότερες µεθόδους των υπόλοιπων µεθόδων, αποτελούν κι αυτές ένα καλό δείγµα της ανεπάρκειας του φορέα (ένα γρήγορο και πρόχειρο υπολογισµό). Σε αυτές τις µεθόδους δεν λαµβάνονται υπόψη παράγοντες όπως ο ικανοτικός έλεγχος κόµβων δοκών υποστυλωµάτων και η επιρροή φαινοµένων που αναπτύσσονται λόγω κακής διαµόρφωσης του φορέα (µη κανονικότητα σε κάτοψη, καθ ύψος κλπ.) Οι µέθοδοι αποτίµησης µε βάση τον καθολικό δείκτη πλαστιµότητας q και τους τοπικούς δείκτες πλαστιµότητας m, εφαρµόστηκαν σύµφωνα µε όσα αναφέρει ο ΚΑΝΕΠΕ. Η δεύτερη µέθοδος είναι πιο ακριβής καθώς αντιµετωπίζει ξεχωριστά το κάθε δοµικό στοιχείο, υπολογίζοντας την ικανότητα του µε χρήση των γωνιών στροφής χορδής, αναδεικνύοντας έτσι τοπικές αδυναµίες του φορέα. Αντίθετα η πρώτη µέθοδος (µέθοδος q) είναι πιο συµβατή µε την λογική των ισχύοντων κανονισµών (Ισοδύναµη στατική µέθοδος κατά ΕΑΚ) και έτσι πιο εύχρηστη στην πράξη. Παρ όλα αυτά πρέπει να σηµειωθεί η υπεροχή της µεθόδου m. Η ανελαστική στατική ανάλυση (µέθοδος pushover) είναι µια εξειδικευµένη µέθοδος αποτίµησης, η οποία λαµβάνει υπόψη της φαινόµενα µη γραµµικότητας των δοµικών στοιχείων, που οι ελαστικές µέθοδοι δεν υπολογίζουν άµεσα. Εδώ έγινε χρήση των υποδείξεων που δίνει ο ΚΑΝΕΠΕ για τη σωστή εφαρµογή της µεθόδου. Τα αποτελέσµατα είναι χρήσιµα για αξιοποίηση µε πολλούς τρόπους. Αρχικά η καµπύλη αντίστασης δίνει µια γενική εικόνα για την συµπεριφορά του φορέα και την γενικότερη πλαστιµότητα της. Αποτελεί άλλωστε τον καλύτερο τρόπο για τον ακριβή υπολογισµό του γενικού δείκτη πλαστιµότητας q µιας κατασκευής, τον οποίο στη µέθοδο q λαµβάνουµε σύµφωνα µε συµβατικές τιµές που δίνουν οι κανονισµοί. Περαιτέρω βοηθά στην αποκάλυψη αδύναµων σηµείων στην κατασκευή και τον ακριβή προσδιορισµό τους. Προσδιορίζεται ακόµη µε ακρίβεια ο µηχανισµός αστοχίας και η διαδικασία αυτού (αλληλουχία αστοχιών δοµικών στοιχείων), παρέχοντας λεπτοµερή δεδοµένα για κάθε µία πλαστική άρθρωση που δηµιουργείται σε κάθε κόµβο του φορέα. Αποτελεί έτσι σίγουρα την πιο αποτελεσµατική µέθοδο αποτίµησης της υφιστάµενης κατάστασης µιας κατασκευής, αλλά και µία µέθοδο αξιολόγησης κάθε πιθανής µεθόδου ενίσχυσης (αν εφαρµοστεί η µέθοδος ξανά µε προσαρµοσµένες µεταβλητές). Το δεύτερο µέρος της εργασίας ασχολείται µε δύο µεθόδους ενίσχυσης. Η πρώτη µέθοδος ενίσχυσης µε εφαρµογή ινοπλισµένων υφασµάτων FRP, αποτελεί µία µέθοδο µε σαφή πλεονεκτήµατα έναντι της δεύτερης µεθόδου ενίσχυσης µε µανδύες οπλισµένου σκυροδέµατος. Καταρχήν δεν αλλάζουν τα δυναµικά χαρακτηριστικά της κατασκευής, όπως είναι η µάζα και η δυσκαµψία. Με την τοπική εφαρµογή στις κρίσιµες περιοχές του απαιτούµενου όγκου σύνθετων υλικών επιτυγχάνουµε την αύξηση της ικανότητας στροφής των δοµικών µελών, δηµιουργώντας έτσι µια πιο πλάστιµη συµπεριφορά του συνόλου. Ακόµη η διατµητική ενίσχυση δοκών είναι πιο εύκολη και λιγότερο περίπλοκη από την εφαρµογή µανδυών ΟΣ. Η εφαρµογή των σύνθετων υλικών FRP είναι εύκολη και γρήγορη στην κατασκευή και δεν επηρεάζει τον ωφέλιµο χώρο του κτιρίου, ούτε απαιτεί πολύπλοκες κατασκευαστικές λεπτοµέρειες ή και παράλληλη πιθανή ενίσχυση πέδιλων ή κόµβων, όπως η µέθοδος των µανδυών ΟΣ. Σαν µειονέκτηµα αναφέρουµε την χρήση ρητινών, µε τις οποίες δεν είναι εξοικειωµένο το εργατικό δυναµικό, αντίθετα µε τη χρήση χάλυβα και σκυροδέµατος στη µέθοδο των µανδυών ΟΣ. Βέβαια η µέθοδος των FRP, δεν είναι πάντα εφικτή. Σε περιπτώσεις µεγάλης ανεπάρκειας του φορέα, η χρήση µανδυών οπλισµένου σκυροδέµατος δείχνει πιο αποτελεσµατική. Σε ακόµη µεγαλύτερες ανεπάρκειες άλλες µέθοδοι όπως η προσθήκη τοιχωµάτων, ή και εµφατνούµενων τοιχωµάτων ενδείκνυνται. Συµπερασµατικά µπορούµε να πούµε πως για το υφιστάµενο κτίριο προτείνεται η ενίσχυση µε τοπική περίσφιγξη των κρίσιµων περιοχών των υποστυλωµάτων µε σύνθετα υλικά. 144

15 Αποτίµηση Ενίσχυση διώροφου κτιρίου κατά ΚΑΝ.ΕΠΕ. Κ) ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ [1] ρίτσος Σ. Η., Ενισχύσεις / Επισκευές Κατασκευών από Οπλισµένο Σκυρόδεµα, Εκδόσεις Πανεπιστηµίου Πατρών, Πάτρα [2] ρίτσος Σ. Η., Σηµειώσεις Μεταπτυχιακού Μαθήµατος: Ανασχεδιασµός Υφιστάµενων Κατασκευών, Πάτρα [3] ΚΑΝΟΝΙΣΜΟΣ ΕΠΕΜΒΑΣΕΩΝ ΚΑΝ.ΕΠΕ., Φεβρουάριος 2009 [4] SAP 2000 v14 manual [5] Τριανταφύλλου Χ. Α., Ενισχύσεις Κατασκευών Οπλισµένου Σκυροδέµατος και Φέρουσας Τοιχοποιίας µε Σύνθετα Υλικά, Πάτρα 2006 [6] ΕΚΩΣ 2000 και ΕΑΚ

16 Σφονδύλης ηµήτριος 146